Erfinderaktivitäten 2011 - DPMA

46
Die dynamische Begrenzung der Leistungsfähigkeit
eines Brennstoffzellensystems kann zu nicht akzepta-
blen Verhältnissen bei dessen Verwendung in einem
Fahrzeug führen (zum Beispiel Zeitverzögerung
beim Start, geringe Beschleunigung). Diese Nach-
teile können jedoch durch eine parallel zum Brenn-
stoffzellenstapel 12 geschaltete, wieder aufladbare
ergänzende Leistungsquelle 14 (zum Beispiel eine
Hochspannungsbatterie oder einen Superkonden-
sator) minimiert werden (Figur 12). Die ergänzende
Leistungsquelle liefert dann Leistung für Fahrzeug-
zubehörlasten, beim Systemstart und bei Hochleis-
tungsbedarf. Ein derart zusammengesetztes Hybrid-
Brennstoffzellensystem ist in der Patentanmeldung
DE 10 2007 038 172 A1 beschrieben.
Figur 12: Hybrid-Brennstoffzellensystem, das einen Brennstoffzellenstapel
und eine Hochleistungsbatterie aufweist
(aus DE 10 2007 038 172 A1).
Die DE 10 2008 063 088 A1 beschreibt ein Steuergerät
für Brennstoffzellensysteme, das dem Brennstoff-
zellensystem die voraussichtliche Fahrtzeitdauer
und / oder den voraussichtlichen Fahrtendzeitpunkt
einer Fahrt mitteilt. Durch die Steuerung kann dann
das Brennstoffzellensystem gezielt so betrieben wer-
den, dass gemäß einer ersten Lösung eine Abschalt-
prozedur zeitlich so durchgeführt wird, dass diese
bei Erreichen des erwarteten Fahrtendes zeitnah
vorher oder nachher oder gleichzeitig beendet ist.
Bei Erreichen des Fahrtendes ist das Brennstoffzellen-
system bei der vorgeschlagenen Vorgehensweise so-
mit im Wesentlichen abgeschaltet. Hierdurch ergibt
sich ein Ressourcen schonender Betrieb für das Brenn-
stoffzellensystem. Ferner können auch zeitlich länger
dauernde Abschaltprozeduren realisiert werden, die
DPMA – Erfinderaktivitäten 2011
eine besonders schonende Abschaltung der einzelnen
Komponenten des Brennstoffzellensystems ermög-
lichen. Das Brennstoffzellensystem kann schritt-
weise von einem Volllastbetrieb über mehrere, ab-
gestufte Teillastbetriebe in einen unbelasteten Be-
trieb überführt werden, um es dann auszuschalten.
Hierdurch steht der Abschaltprozedur ausreichend
Zeit zur Verfügung, um eine Rußbildung innerhalb
des Brennstoffzellensystems beziehungsweise Schad-
stoffemissionen oder Brandgefahren beim Abstellen
des Fahrzeugs zu vermeiden.
Beim Einbau der Brennstoffzellensysteme in Fahr-
zeuge werden auch die schon in konventionellen
Fahrzeugen mit Brennkraftmaschinen vorhandenen
Systeme, zum Beispiel Kühlungen, Einrichtungen zur
Abgasnachbehandlung, Energiespeicher, integriert.
Die Anmeldung DE 10 2006 055 198 A1 basiert auf
dem Gedanken, Kondenswasser, das beim Betrieb der
Kühl- und Klimaeinrichtung anfällt, dem Brennstoff-
zellensystem zuzuführen. Hierzu schlägt die Anmel-
dung eine Wasserzuführeinrichtung zum Versorgen
des Brennstoffzellensystems mit dem Kondenswasser
der Kühleinrichtung des Kraftfahrzeugs vor. Mithilfe
von Wasser oder Wasserdampf kann im Reformer des
Brennstoffzellensystems Wasserstoffgas enthaltendes
Anodengas generiert werden. In der DE 100 15 651 B4
kann das Kondenswasser der Kühleinrichtung auch
zum Befeuchten der Betriebsgase des Brennstoffzel-
lensystems eingesetzt werden.
In der DE 10 2008 045 147 B4 wird ein effizientes
Direktmethanol-Brennstoffzellensystem zur Strom-
und Wärmeerzeugung beschrieben. Der Erfindung
liegt die Aufgabe zugrunde, die Brennstoffzellen-
anlage dabei so kompakt und einfach wie möglich
zu bauen. Dabei sind die Temperaturen des Restgas-
brenners und des Reformers im Betrieb etwa gleich
hoch und betragen etwa 750 °C. Die beiden Kompo-
nenten werden deshalb in eine Einheit integriert.
Äußerst vorteilhaft ist dabei, die Einheit in Form
eines Wärmetauschers mit katalytischer Beschich-
tung auszuführen. Diese Integration ist besonders
für das Startverhalten bei Minusgraden von Vorteil,
da der Restgasbrenner seine Wärme beim System-